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우주 이야기 454 - 초대형 별의 집단을 관측하다



(The image shows the central region of the Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud. The young and dense star cluster R136 can be seen at the lower right of the image. This cluster contains hundreds of young blue stars, among them the most massive star detected in the Universe so far. Using the NASA/ESA Hubble Space Telescope astronomers were able to study the central and most dense region of this cluster in detail. Here they found nine stars with more than 100 solar masses. Credit: NASA, ESA, P Crowther (University of Sheffield) )
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 지구에서 17만 광년 떨어진 곳에 위치한 R136 성단은 대마젤란 은하에 속한 거대한 가스와 별의 모임입니다. 여기에는 현재까지 관측된 가장 거대한 별인 R136a1이 존재합니다. 이 별의 질량은 태양의 250배 이상으로 추정됩니다.
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 과학자들은 이 성단에 태양 질량의 100배가 넘는 거대한 별이 여럿 존재한다는 사실을 알고 있습니다. 하지만 그 엄청난 밝기에도 불구하고 거리가 너무 먼데다 두꺼운 가스에 가려져 그 정확한 분포를 알기가 쉽지 않았습니다.
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 세필드 대학의 폴 크로우더 (Paul Crowther from the University of Sheffield)를 비롯한 국제 천문학자팀은 허블 우주 망원경에 설치된 ​Wide Field Camera 3 (WFC3) 자외선 분해능을 한계까지 끌어올려 이 거대 별들의 집단을 관측했습니다.
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 그 결과 태양 질량의 50배가 넘는 거성은 수십 개에 달하며 태양 질량의 100배가 넘는 별도 무려 9개나 된다는 사실이 확인되었습니다. 다만 아래 사진에서와 같이 이 별들이 불과 지름 수 광년의 좁은 공간에 몰려 있어 허블 우주 망원경의 능력으로도 각각의 별을 분석하는데 애를 먹었을 정도입니다.
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(The left side of this collage shows the central part of the young star cluster R136 as it can be seen in the ultraviolet. Due to the high-resolution of Hubble in the ultraviolet the individual stars in this dense cluster can be resolved and studied. The right side shows a pseudo-image, created from the UV spectra collected with the Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). These spectra have been used by scientists to determine the properties of the stars in R136. The boundary of the 17 slit locations is outlined in white in the left image. The long-slit data from the spectrograph have been compressed to the width of the slits and stacked to create a pseudo-image. This allows the slit locations to be matched to stars in the left image. Credit: ESA/Hubble, NASA, K.A. Bostroem (STScI/UC Davis) )


 이런 거대 질량 별들은 생성되기도 어렵지만, 수명이 수백만년 정도로 짧기 때문에 사실 매우 드문 존재들입니다. 하지만 이 드문 존재가 지금의 우주를 만드는데 매우 큰 기여를 했습니다. 이들이 초신성 폭발로 일생을 마치면서 무거운 원소들을 대량으로 우주에 뿌리기 때문입니다. 태양 같은 별에서는 산소-탄소 정도가 마지막인 점을 감안하면 우리가 사는 지구는 이런 거대 질량 별 없이는 형성될 수 없었다고 할 수 있습니다. 인간은 말할 것도 없죠.
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 따라서 과학자들은 이런 거대 질량 별이 어떻게 생성되고 진화하는지 궁금해하고 있습니다. 이번 연구의 저자들은 아주 가까운 거리에 있는 거대 질량 쌍성계가 결국 합쳐져 더 큰 별이 되지 않았을까하는 가설을 내놨습니다. 이렇게 가까운 거리에서는 별들이 서로의 중력에 의해 합쳐지는 일이 쉽게 발생할 수 있기 때문입니다.
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 앞으로 이런 거대 별들의 형성에 대해서는 더 많은 연구가 필요하겠지만, 아마도 차세대 망원경이 개발되면 이런 거대 별의 모습이 더 자세하게 드러나지 않을까 생각합니다.
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 참고
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   "The R136 Star Cluster Dissected with Hubble Space Telescope/STIS. I. Far-Ultraviolet Spectroscopic Census and the Origin of He II 1640 in Young Star Clusters," 2016 May 1, Monthly Notices of the Royal Astronomical Societymnras.oxfordjournals.org/content/458/1/624                                        

  http://phys.org/news/2016-03-hubble-unveils-monster-stars.html#jCp
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